CN208145480U - 一种结合电磁知识的儿童玩具 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于玩具制造技术领域，尤其涉及一种结合电磁知识的儿童玩具，包括底座盒，其内设置电池、开关和螺旋线圈，其顶部设置有立柱，所述立柱顶部水平设置有支撑板，支撑板底部设置有弹簧，顶部设置有Z字形圆筒轨道和滚珠，且弹簧内部设置有条状磁铁与螺旋线圈相配合，所述圆筒轨道出口下方设置有水转翻车，所述水转翻车的转轴带动方框线圈转动，所述方框线圈位于磁场中，所述方框线圈通过铜环A和铜环B与LED灯构成闭合回路。本实用新型通过小朋友们喜欢的弹滚珠且转水转翻车的方式，将晦涩难懂的电磁知识自然地结合于小朋友的娱乐过程，让学习更加形象和乐于接受。

Description

一种结合电磁知识的儿童玩具

技术领域

本实用新型属于玩具制造技术领域，尤其涉及一种结合电磁知识的儿童玩具。

背景技术

现今的很多玩具只能够给小朋友提供娱乐，并不具有寓教于乐的作用，使得孩子的玩耍过于单一且存在一定的时间浪费，现急需能够将小朋友的娱乐与学习结合于一起的技术方案，最好能够通过愉快的玩耍过程学到一些有用的且难于理解的知识。

实用新型内容

根据以上现有技术的不足，本实用新型提供了一种结合电磁知识的儿童玩具，其通过小朋友们喜欢的弹滚珠且转水转翻车的方式，将晦涩难懂的电磁知识自然地结合于小朋友的娱乐过程，让学习更加形象和乐于接受。

本实用新型解决的技术问题采用的技术方案为：包括方形绝缘底座盒，所述底座盒内设置有三者相互串联的开关、电池和螺旋线圈，所述螺旋线圈竖向放置，所述底座盒的顶部设置有立柱，所述立柱顶部水平设置有支撑板，所述立柱前侧、支撑板底部固定连接有竖向设置的大圆筒和小圆筒，所述小圆筒置于大圆筒的内部，所述小圆筒的中心对应的支撑板上开设有圆孔，所述小圆筒与大圆筒之间设置有顶部固定于支撑板底部的弹簧，所述弹簧底部位于小圆筒的下方并连接于条状磁铁的一极，所述条状磁铁的另一极向下悬空位于螺旋线圈的正上方，所述条状磁铁的顶部固定连接一小圆柱，所述小圆柱向上穿过小圆筒直至圆孔内，所述支撑板顶部竖直设置有Z字形结构圆筒轨道，所述圆筒轨道包括相通的入口段、中间段和出口段三个节段，所述入口段与出口段平行、与中间段垂直、与水平面呈30°～45°夹角斜向上，所述入口段与中间段的结合处底部设置有开口与圆孔相配合，所述圆筒轨道内设置有滚珠，所述出口段的悬空端向下延伸至一竖向设置的水转翻车后侧接水板的正上方，所述水转翻车中心轴的左右两侧分别转动设置于支撑柱上，两所述支撑柱竖向设置于底座盒的顶部，所述水转翻车的中心轴的右侧通过一绝缘固定卡固定连接于一方框线圈的左侧中心，所述方框线圈的一端通过铜环A连接于LED灯的一端，所述方框线圈的另一端通过铜环B连接于LED灯的另一端，所述方框线圈设置于磁铁的磁场中。

所述小圆筒的长度可设置为短于大圆筒的长度，当条状磁铁不受外部磁场作用，且受到的弹簧拉力与其受重力相平衡时，小圆柱的顶部正好位于圆孔内部。同时可以设置滚珠的直径大于圆孔的直径，如此滚珠不会从小圆筒内掉下。

本玩具的使用过程和相关原理：

(1)弹起滚珠

滚珠通过圆筒轨道的入口段放入，并稳定于圆孔和小圆柱顶部，接通开关后，电池给螺旋线圈供电，螺旋线圈周围产生磁场，此处将条状磁铁底部的磁场设置为与螺旋线圈顶部产生的磁场相吸，条状磁铁受到磁力的吸引向下运动，弹簧被拉伸，直至弹力＝重力+磁力。当断开开关，螺旋线圈内磁场消失，磁力消失，条状磁铁所受弹力大于重力，故瞬间向上移动，故小圆柱也瞬间上移，小圆柱顶部向上敲打滚珠底部，使滚珠瞬间受力向上运动。由以上可知，中间段与水平面成60°～45°，所以，滚珠竖直向上碰触中间段的内侧壁获得一个以垂直于中间段内侧壁的轴为中心，与原运动轨迹对称且远离碰触点的力，因滚珠同时受重力，所以滚珠可以沿着圆筒轨道的出口段向下运动。

总结：闭合开关，条状磁铁就会向下运动，断开开关，滚珠就被小圆柱向上打并沿圆筒轨道的中间段运动到出口段。该过程对小朋友来说很有意思，并且融合了电生磁，以及弹力与磁力的相互转化的原理，让难以理解的物理知识变得有趣又生动。

(2)滚珠拨动水转翻车启动LED灯亮

当滚珠从出口段滚出后，就进入玩具的第二功能段，滚珠位于水转翻车后侧的接水板正上方，故下落至该位置的接水板上并给予接水板一个向下的力，所述水转翻车被带动转动，如果继续有滚珠落下，将持续给予水转翻车一个转动的力，水转翻车持续转动，水转翻车的中心轴通过固定卡带动方框线圈在空间内转动。方框线圈位于磁铁的磁场中，故方框线圈切割磁感线产生感应电流，感应电流通过方框线圈、铜环A和铜环B构成的电路给LED灯供电，使之变亮。

总结：在滚珠的拨动下，水转翻车持续的转动，而且带动方框线圈转动，并且当水转翻车转动时，LED灯就会亮起来。当一切转动停止时，LED灯就会灭掉。将磁生电的过程变得有趣生动，使得小朋友在娱乐过程中，很容易接受难以理解的磁生电原理。

其中，优选方式为：

所述开关设置于底座盒的顶部外侧。开关设置与底座盒顶部方便小朋友操作。

所述圆孔外沿远离入口段处设置有竖直挡板。

所述竖直挡板并不阻挡滚珠在中间段和出口段内运动，竖直挡板的作用只是当滚珠从入口段进入时，不会因为惯性继续向前运动导致其从出口段里滚出，而且受到竖直挡板的阻挡作用，入口段还可以连续并排放置多个滚珠，当圆孔顶部的滚珠被小圆柱弹出后，入口段内放置好的滚珠就会立刻填补滚走的滚珠的位置，使得整个运转过程更加集中。

所述底座盒的顶部设置有方槽，所述方槽位于水转翻车的后侧。方槽用于滚珠从水转翻车的后侧落下时，承载落下的滚珠。

所述铜环A和铜环B的底部固定设置于一方块的顶部，所述方块固定设置于底座盒的顶部、磁铁的右侧。

所述LED灯设置于方块的前侧。LED灯的位置设置更加方便观察。

本实用新型具有以下有益效果：(1)本实用新型利用弹簧、磁铁、电池、螺旋线圈以及滚珠，通过电生磁，向下拉动条状磁铁，去掉磁场后，弹簧拉动小圆柱击打滚珠，并完成滚珠的上弹并进入圆筒轨道，以一种小朋友喜欢的娱乐方式将电生磁的物理知识巧妙融于其中；(2)利用滚珠落下拨动水转翻车转动，进而带动磁场中的方框线圈转动切割磁场产生电流，点亮LED灯，小朋友在娱乐过程中就了解了磁生电的知识；(3)本实用新型结构简单、成本低廉、具有良好的娱乐性，具有广阔的市场前景。

附图说明

图1是本实用新型的正视结构示意图；

图2是本实用新型的俯视结构示意图；

图3是本实用新型的左视结构示意图；

图4是图1固定卡和线圈局部结构放大示意图；

图中：1、底座盒11、方槽21、电池22、开关23、螺旋线圈31、立柱32、支撑板33、大圆筒34、小圆筒35、圆孔36、弹簧37、条状磁铁38、小圆柱39、圆筒轨道391、入口段392、中间段393、出口段394、滚珠395、竖直挡板41、水转翻车411、固定卡42、支撑柱43、方框线圈44、铜环A 45、LED灯46、铜环B 47、磁铁48、方块。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步描述。

实施例一：

如图1～图4所示，本实用新型所述的一种结合电磁知识的儿童玩具，包括方形绝缘底座盒1，所述底座盒1内设置有相互串联的电池21、开关22和螺旋线圈23，所述螺旋线圈23竖向放置，所述底座盒1的顶部设置有立柱31，所述立柱31顶部水平设置有支撑板32，所述立柱31前侧、支撑板32底部固定连接有竖向设置的大圆筒33和小圆筒34，所述小圆筒34置于大圆筒33的内部，所述小圆筒34的中心对应的支撑板32上开设有圆孔35，所述小圆筒34与大圆筒33之间设置有顶部固定于支撑板32底部的弹簧36，所述弹簧36底部位于小圆筒34的下方并连接于条状磁铁37的一极，所述条状磁铁37的另一极向下悬空位于螺旋线圈23的正上方，所述条状磁铁37的顶部固定连接一小圆柱38，所述小圆柱38向上穿过小圆筒34直至圆孔35内，所述支撑板32顶部竖直设置有Z字形结构圆筒轨道39，所述圆筒轨道39包括相通的入口段391、中间段392和出口段393三个节段，所述入口段391与出口段392平行、与中间段392垂直、与水平面呈30°夹角斜向上，所述入口段391与中间段392的结合处底部设置有开口与圆孔35相配合，所述圆筒轨道39内设置有滚珠394，所述出口段393的悬空端向下延伸至一竖向设置的水转翻车41后侧接水板的正上方，所述水转翻车41中心轴的左右两侧分别转动设置于支撑柱42上，两所述支撑柱42竖向设置于底座盒1的顶部，所述水转翻车41的中心轴的右侧通过一绝缘固定卡411固定连接于一方框线圈43的左侧中心，所述方框线圈43的一端通过铜环A44连接于LED灯45的一端，所述方框线圈43的另一端通过铜环B46连接于LED灯45的另一端，所述方框线圈43设置于磁铁47的磁场中。

所述小圆筒34的长度可设置为短于大圆筒33的长度，当条状磁铁37不受外部磁场作用，且受到的弹簧36拉力与其受重力相平衡时，小圆柱38的顶部正好位于圆孔35内部。同时可以设置滚珠394的直径大于圆孔35的直径，如此滚珠394不会从小圆筒34内掉下。

本玩具的使用过程和相关原理：

(1)弹起滚珠394

滚珠394通过圆筒轨道39的入口段391放入，并稳定于圆孔35和小圆柱38顶部，接通开关22后，电池21给螺旋线圈23供电，螺旋线圈23周围产生磁场，此处将条状磁铁37底部的磁场设置为与螺旋线圈23顶部产生的磁场相吸，条状磁铁37受到磁力的吸引向下运动，弹簧36被拉伸，直至弹力＝重力+磁力。当断开开关22，螺旋线圈23内磁场消失，磁力消失，条状磁铁37所受弹力大于重力，故瞬间向上移动，故小圆柱38也瞬间上移，小圆柱38顶部向上敲打滚珠394底部，使滚珠394瞬间受力向上运动。由以上可知，中间段392与水平面成60°，所以滚珠394竖直向上碰触中间段392的内侧壁获得一个以垂直于中间段392内侧壁的轴为中心，与原运动轨迹对称且远离碰触点的力，因滚珠394同时受重力，所以滚珠394可以沿着圆筒轨道39的出口段393向下运动。

总结：闭合开关22，条状磁铁37就会向下运动，断开开关22，滚珠394就被小圆柱38向上打并沿圆筒轨道39的中间段392运动到出口段393。该过程对小朋友来说很有意思，并且融合了电生磁，以及弹力与磁力的相互转化的原理，让难以理解的物理知识变得有趣又生动。

(2)滚珠394拨动水转翻车41启动LED灯45亮

当滚珠394从出口段393滚出后，就进入玩具的第二功能段，滚珠394位于水转翻车41后侧的接水板正上方，故下落至该位置的接水板上并给予接水板一个向下的力，所述水转翻车41被带动转动，如果继续有滚珠394落下，将持续给予水转翻车41一个转动的力，水转翻车41持续转动，水转翻车41的中心轴通过固定卡411带动方框线圈43在空间内转动。方框线圈43位于磁铁47的磁场中，故方框线圈43切割磁感线产生感应电流，感应电流通过方框线圈43、铜环A44和铜环B46构成的电路给LED灯45供电，使之变亮。

总结：在滚珠394的拨动下，水转翻车41持续的转动，而且带动方框线圈43转动，并且当水转翻车41转动时，LED灯45就会亮起来。当一切转动停止时，LED灯45就会灭掉。将磁生电的过程变得有趣生动，使得小朋友在娱乐过程中，很容易接受难以理解的磁生电原理。

所述开关22设置于底座盒1的顶部外侧。开关22设置与底座盒1顶部方便小朋友操作。

所述圆孔35外沿远离入口段391处设置有竖直挡板395。

所述竖直挡板395并不阻挡滚珠394在中间段392和出口段393内运动，竖直挡板395的作用只是当滚珠394从入口段391进入时，不会因为惯性继续向前运动导致其从出口段393里滚出，而且受到竖直挡板395的阻挡作用，入口段391还可以连续并排放置多个滚珠394，当圆孔35顶部的滚珠394被小圆柱38弹出后，入口段391内放置好的滚珠394就会立刻填补滚走的滚珠394的位置。使得整个运转过程更加集中。

所述底座盒1的顶部设置有方槽11，所述方槽11位于水转翻车41的后侧。

方槽11用于滚珠394从水转翻车41的后侧落下时，承载落下的滚珠394。

所述铜环A44和铜环B46的底部固定设置于一方块48的顶部，所述方块48固定设置于底座盒1的顶部、磁铁47的右侧。

所述LED灯45设置于方块48的前侧。LED灯45的位置设置更加方便观察。

以上所述为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用实用新型说明书以及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (6)

1.一种结合电磁知识的儿童玩具，其特征在于：包括方形绝缘底座盒，所述底座盒内设置有三者相互串联的开关、电池和螺旋线圈，所述螺旋线圈竖向放置，所述底座盒的顶部设置有立柱，所述立柱顶部水平设置有支撑板，所述立柱前侧、支撑板底部固定连接有竖向设置的大圆筒和小圆筒，所述小圆筒置于大圆筒的内部，所述小圆筒的中心对应的支撑板上开设有圆孔，所述小圆筒与大圆筒之间设置有顶部固定于支撑板底部的弹簧，所述弹簧底部位于小圆筒的下方并连接于条状磁铁的一极，所述条状磁铁的另一极向下悬空位于螺旋线圈的正上方，所述条状磁铁的顶部固定连接一小圆柱，所述小圆柱向上穿过小圆筒直至圆孔内，所述支撑板顶部竖直设置有Z字形结构圆筒轨道，所述圆筒轨道包括相通的入口段、中间段和出口段三个节段，所述入口段与出口段平行、与中间段垂直、与水平面呈30°～45°夹角斜向上，所述入口段与中间段的结合处底部设置有开口与圆孔相配合，所述圆筒轨道内设置有滚珠，所述出口段的悬空端向下延伸至一竖向设置的水转翻车后侧接水板的正上方，所述水转翻车中心轴的左右两侧分别转动设置于支撑柱上，两所述支撑柱竖向设置于底座盒的顶部，所述水转翻车的中心轴的右侧通过一绝缘固定卡固定连接于一方框线圈的左侧中心，所述方框线圈的一端通过铜环A连接于LED灯的一端，所述方框线圈的另一端通过铜环B连接于LED灯的另一端，所述方框线圈设置于磁铁的磁场中。

2.根据权利要求1所述的一种结合电磁知识的儿童玩具，其特征在于：所述开关设置于底座盒的顶部外侧。

3.根据权利要求1所述的一种结合电磁知识的儿童玩具，其特征在于：所述圆孔外沿远离入口段处设置有竖直挡板。

4.根据权利要求1所述的一种结合电磁知识的儿童玩具，其特征在于：所述底座盒的顶部设置有方槽，所述方槽位于水转翻车的后侧。

5.根据权利要求1～4任一权利要求所述的一种结合电磁知识的儿童玩具，其特征在于：所述铜环A和铜环B的底部固定设置于一方块的顶部，所述方块固定设置于底座盒的顶部、磁铁的右侧。

6.根据权利要求5所述的一种结合电磁知识的儿童玩具，其特征在于：所述LED灯设置于方块的前侧。